DE2805852A1 - Vorrichtung zur einstellung des schaltrucks in kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

• Stand der Technik
• Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs.
• In der deutschen Patentanmeldung P 27 00 821.5-21 ist ein Verfahren zur Einstellung des Schaltrucks in Kraftfahrzeugen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen worden, bei der der sich beim Umschalten von einem Gang in einen anderen Gang eines automatischen Stufengetriebes einstellende Schaltruck durch Einstellung der Betätigungskraft der Reibelemente des automatischen Stufengetriebes geregelt wird. Die Regelung des- Rucks erfolgt dabei in mehreren Phasen.
• Ist die Getriebedrehzahl nG kleiner als ein Schwellwert nGO, wird das Reibelement, in der Regel eine Kupplung, gesteuert eingerückt. Überschreitet die Getriebedrehzahl nG diesen Scnwellwert, wird die Kupplung in der Weise eingerückt, daß die Differenz zwischen Ruck-Istwert und einem vorgegebenen Ruck-Sollwert nicht überschritten wird. Haben sich Motordrehzahl nM und Getriebeeingangsdrehzahl nG auf eine vorbestimmte Drehzahldifferenz ß n angenähert, wird der zeitliche Verlauf der Motordrehzahl nM und der Getriebeeingangsdrehzahl nG erfaßt. Der Winkel # den die beiden zeitlichen Verläufe mit einander bilden, wird nun durch Einstellung der Betätigungskraft der Kupplung in der Weise eingestellt, daß sich die beiden zeitlichen Verläufe der Drehzahlen nM, nG unter einem Winkel treffen, der kleiner als ein vorbestimmter Winkel ist. Diese letzte Regelphase wird daher als ttWinkelregelung bezeichnet. Durch Einstellung des Scnnittwinkels der zeitlichen Verläufe der Drehzahlen wird nämlich erreicht, daß der sich nach dem Haften der Kupplung einstellende Entlastungsruck, der sonst nicht beherrschbar wäre, einen vorgebbaren Betrag, beispielsweise den Ruck-Sollwert, nicht überschreitet.
• Vorteile der Erfindung In weiterer Ausgestaltung des Gegenstandes der deutschen Patentanmeldung P 27 00 821.5-21 werden zusätzlich die Verhältnisse beim Zug- und Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges jeweils für Hoch- und Rückschaltung durch Variation der Reglergleichung des die Stellgröße für die Reibelemente erzeugenden Reglers berücksichtigt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird dabei auf Kupplung mit und ohne mechanischen Freilauf abgestellt.
• Hierdurch ist die Anwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend der Hauptanmeldung auch für vollautomatische Getriebe möglich.
• Zeichnung Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Stromlaufplan einer Ruckregeleinrichtung für ein automatisches Stufengetriebe mit drei Kupplungen.
• Beschreibung der Erfindung Die in der Figur dargestellte Vorrichtung zur Einstellung des Schaltrucks zeigt einen Antrieb eines Kraftfahrzeuges, bei dem eine Brennkraftmaschine 10 über Reibelemente 11 auf ein Getriebe 12 einwirkt. Die Motordrehzahl nM wird dabei von einem Motordrehzahl-Geber 13, die Getriebeausgangsdrehzahl nGA wird von einem Getriebedrehzahl-Geber 14 erfaßt. Die Reibelemente 11 sind als drei Kupplungen K1, K2, K3 ausgeführt, denen Getriebeübersetzungsstufen 121, 122, 123 des Getriebes 12 entspechen. Das Übersetzungsverhältnis " ü2, ü der je-3 weils eingeschalteten Getriebeübersetzungsstufe 121, 122, 123 wird einer dem Getriebeausgangsdrehzahl-Geber 14 zugeordneten Wichtungsstufe 141 zugeführt, an deren Ausgang dann ein der Getriebeningangsdrehzahl nG proportionales Signal abnehmbar ist. Die Kupplungen K1, K2, K3 werden von einem Stellglied 15 gesteuert. Die Kupplung K2 ist dabei in einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Freilauf FK2 ausgestattet. Zwischen der Brennkraftmaschine 10 und den Reibelementen 11 ist ein hydraulischer Drehmomentwandler 16 angeordnet, dessen Turbinendrehzahl nT von einem Turbinendrehzahl-Geber 17 erfaßt wird. Zur Erzeugung einer Stellgröße für das Stellglied 15 ist eine Rechenstufe 18 vorgesehen, der eine Vielzahl von Signalen zugeführt wird.
• Über Eingänge 181, 182 werden der Rechenstufe 18 konstante Werte aO, bo zur Festlegung der weiter unten beschriebenen Reglergleichung zugeführt. Über einen Eingang 183 wird der Rechenstufe 18 der Ruck-Sollwert zugeführt, der in vorteilhafter Weise aus verschiedenen Betriebsparametern, etwa dem Drosselklappenwinkel, der jeweiligen Getriebeübersetzung und der Motordrehzahl gebildet werden kann und der zusätzlich vom Fahrer willkürlich einstellbar ist, je nachdem ob eine sportliche oder komfortable Fahrweise gewünscht wird. An einen Eingang 184 der Rechenstufe 18 ist ein dem Ruck-Istwert entsprechendes Signal geführt, das z.B. durch zweimaliges Differenzieren der Fahrzeuggeschwindigkeit und anschließende Betragsbildung gewonnen werden kann. An einem Eingang 185 liegt schließlich ein weiteres, einer Konstantenn entsprechendes Signal für die weiter unten beschriebene Reglergleichung. Die Rechenstufe 18 ist weiterhin an den Getriebedrehzahl-Geber 14 und den Turbinendrehzahl-Geber 17 angeschlossen. Ein Komparator 19 ist mit dem Getriebedrehzahl-Geber 14 und dem Turbinendrehzahl-Geber 17 verbunden und liefert an seinem Ausgang ein Signal für den Synchronlauf des automatischen Stufengetriebes, das ebenfalls der Rechenstufe 18 zugeführt wird. Weiterhin ist ein zweiter Komparator 20 an den Motordrehzahl-Geber 13 und den Turbinendrehzahl-Geber 17 angeschlossen, so daß an seinem Ausgang ein Signal entsteht, das anzeigt, ob sich das Fahrzeug im Zug- oder Schubbetrieb befindet. Auch dieses Signal ist auf die Rechenstufe 18 geführt. Schließlich ist die Rechenstufe 18 noch mit einer üblichen, hier nicht näher beschriebenen elektronischen Getriebesteuereinheit 21 verbunden, von der ihr die Gangschaltbefehle zugeführt werden.
• Aus der Hauptanmeldung ist es bekannt, die Reibelemente eines automatischen Stufengetriebes nach einem Verfahren anzusteuern, bei dem die Betätigungskraft der Reibelemente in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Ruck-Istwert und Ruck-Sollwert sowie der Differenz zwischen Getriebeeingangs- und Getriebeausgangsdrehzahl eingestellt wird und wobei schließlich die zeitlichen Verläufer von Getriebeeingangs- und Getriebeausgangsdrehzahl so geführt werden, daß sie unter einem vorgegebenen Winkels s aufeinander zulaufen.
• Dieses Regelverfahren läßt sich in einer Gleichung für die Stellgröße: Us4 = a0 F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)+bo(nT-nG+ßs) darstellen, wobei der erste Summand die Differenzruck-bzw. Differenzdrehzahlregelung und der zweite Summant die "Winkelregelung" enthält, anders ausgedrückt: Der erste Summand enthält einen Proportionalanteil und der zweite Summand einen Differentialanteil.
• Will man dieses Regelverfahren auf ein automatisches Stufengetriebe mit mehreren Gängen und für alle vorkommenden Betriebsfälle anwenden, bleibt zwar die Reglergleichung erhalten, es muß jedoch je nach Betriebsfall und Schaltart das Vorzeichen der einzelnen Summanden sowie der Größe ßs umgeschaltet werden. Dies ist mit einer Vorrichtung entsprechend der Hauptanmeldung möglich, wobei die zusätzliche Vorzeiehenumschaltung die entsprechend den Betriebsbedingungen bzw. den Ausgangssignalen der Getriebe steuereinheit 21 sowie der Komparatoren 19, 20 erfolgt.
• Es sei zunächst angenommen, daß die Kupplung K2 den Freilauf FK2 aufweist. Die Kupplungen K1, K2, K3 sind jeweils dann einzurücken, wenn der erste bzw. der zweite bzw. der dritte Gang eingelegt werden soll. Bei einer Zughochschaltung vom zweiten in den dritten Gang wird dann die dem neuen Gang entsprechende Kupplung K3 mit einem Stellsignal der Form U54 = aO F(j#)(Rs-Rist) (nT~nG) + bo (nT-nG+ßs) angesteuert. Bei Rückschaltung vom dritten in den zweiten Gang muß das Vorzeichen des Winkels s umgeschaltet werden, damit ergibt sich die Beziehung für das Stellsignal: Us7 = a0 F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)+bo(nT-nG-ßs) Bei einer Schubhochschaltung vom zweiten in den dritten Gang wird die Kupplung K3 nach der Beziehung Us6 = -a0 F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)+bo(nT-nG-ßs) angesteuert. Ein Rückschalten ist in diesem Fall nicht möglich, da die mit dem Freilauf FK2 versehene Kupplung K2 in umgekehrter Richtung kein Moment übertragen kann.
• Bei einem automatischen Stufengetriebe ohne Freiläufe muß bei Zughochschaltung und Schubrückschaltung zur Erreichung eines weichen Lastüberganges von einem Gang in den anderen zunächst der Druck in der dem alten Gang zugeordneten Kupplung abgesenkt werden, während die dem neuen Gang zugeordnete Kupplung geregelt eingerückt wird. Erst wenn die dem neuen Gang zugeordnete Kupplung das volle Moment überträgt, wird die dem alten Gang zugeordnete Kupplung gesteuert gelöst. Diese Art der Drucksteuerung ist bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
• Andererseits wird bei Zugrückschaltung und Schubhochschaltung zunächst die dem alten Gang zugeordnete Kupplung geregelt gelöst und bei Synchronlauf der Reibelemente die dem neuen Gang zugeordnete Kupplung geregelt eingerückt.
• Für eine Zughochschaltung vom zweiten in den dritten Gang ergibt sich damit eine Stellgröße für die Kupplung K3 von der Form Us4 = a0F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)+bo(nT-nG+ßs) und für die Schubrückschaltung vom dritten in den zweiten Gang eine Stellgröße für die Kupplung K2 von der Form Us6 = -a0F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)-bo(nT-nG-ßs) Bei der Zugrückschaltung vom dritten in den zweiten Gang wird die Kupplung K3 zunächst mit einer Stellgröße nach der Form Us7 = a0F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)+bo(nT-nG-ßs) gelöst und die Kupplung K2 nach Erreichen des Synchronlaufes entsprechend einer Stellgröße von der Form Us4 = a0F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)+bo(nT-nG+ßs) eingerückt. Bei einer Schubhochschaltung vom zweiten in den dritten Gang wird zunächst die Kupplung K2 mit einer Stellgröße nach der Beziehung Us8 = -a0F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)+bo(nT-nG+ßs) gelöst und nach Erreichen des Synchronlaufes die Kupplung K3 mit einer Stellgröße von der Form Us6 = -a0F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)+bo(nT-nG-ßs) eingerückt.
• Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann demnach eine Ruckregelung für alle auftretenden Schalt- und Betriebsarten mit einem einzigen Regler durchgeführt werden, wobei lediglich das Vorzeichen dreier Vorgabegrößen in Abhängigkeit von diesen Schalt- und Betriebsarten umgeschaltet wird.

Claims (7)

1. Ansprüche Vorrichtung zur Einstellung des Schaltrucks in Kraftfahrzeugen mit automatischem Stufengetriebe mit einem Stellglied zur Betätigung von Reibelementen für die Herstellung des Kraftschlusses zwischen Antriebs- und Abtriebsseite des Kraftfahrzeuges, mit einer Einrichtung zur Vorgabe eines maximal zulässigen Schaltrucks (Rs) und mit Gebern zur Erfassung der Motordrehzahl und der Getriebedrehzahl nach Patentanmeldung P 27 00 821.5-21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von den Gängen des Stufengetriebes zugeordneten Reiblementen (Ki, K2, K3) sowie Schaltmittel (19, 20, 21) zur Unterscheidung eines Hoch-/Rückschaltbefehls, des Synchronlaufes des Stufengetriebes sowie eines Zug-/Schubbetriebes des Kraftfahrzeuges vorgesehen sind und daß das Stellglied (15) mit einer Stellgröße beaufschlagt wird, die in Abhängigkeit von den Schaltmitteln (19, 20, 21) einstellbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zughochschaltung von einem Gang, dem ein Reibelement (K2) mit Freilauf (FK2) zugeordnet ist, das dem neuen Gang zugeordnete Reibelement (K3) über das Stellglied (15) mit einer Stellgröße der Form Us4 = a0 F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)+bo(nT-nG+ßs) beaufschlagt wird, wobei a0, b0 und ßs Konstanten, F(j#) ein Frequenzgang, R5 der Ruck-Sollwert, Rist der Ruck-Istwert nT die Turbinendrehzahl eines dem automatischen Stufengetriebe vorgeschalteten hydraulischen Drehmomentwandlers (16) und nG die Getriebedrehzahl ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zugrückschaltung in einen Gang, dem ein Reibelement (K2) mit Freilauf (FK2) zugeordnet ist, daß dem alten Gang zugeordnete Reibelement (K3) über das Stellglied (15) mit einer Stellgröße der Form Us7 = a0 F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)+bo(nT-nG-ßs) beaufschlagt wird.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zughochschaltung das dem neuen Gang zugeordnete Reibelement (K3) über das Stellglied (15) mit einer Stellgröße der Form Us4 = a0 F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)+bo(nT-nG+ßs) beaufschlagt wird.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schubrückschaltung das dem neuen Gang zugeordnete Reibelement (K2) über das Stellglied (15) mit einer Stellgröße Us6 = -a0 F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)-bo(nT-nG+ßs) beaufschlagt wird.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zugrückschaltung zunächst das dem alten Gang zugeordnete Reibelement (K3) über das Stellglied (15) mit einer Stellgröße der Form Us7 = a0 F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)+bo(nT-nG-ßs) und nach Umschaltung des Komparators (19) das dem neuen Gang zugeordnete Reibelement (K2) über das Stellglied (15) mit einer Stellgröße der Form Us4 = a0 F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)+bo(nT-nG+ßs) beaufschlagt wird.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schubhochschaltung das dem alten Gang zugeordnete Reibelement (K2) über das Stellglied (15) mit einer Stellgröße der Form Us8 = -a0 F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)-bo(nT-nG+ßs) und nach Umschaltung des Komparators (19) das dem neuen Gang zugeordnete Reibelement (K3) über das Stellglied (15) mit einer Stellgröße der Form Us6 = -a0 F(j#)(Rs-Rist)(nT-nG)-bo(nT-nG+ßs) beaufschlagt wird.